文档介绍：第卷第期遥测遥控, 吻
年月, 〔。刃。
基于算法的自适应滤波器性能分析及仿真
张书仙, 阮航, 侯孝民
装备指挥技术学院测控工程研究中心北京
摘要自适应滤波器的应用越来越广泛, 其算法的性能与滤波器阶数、自适应步长的大小密切相关, 这两个参
数影响着系统的收敛速度、计算量和稳态误差。系统分析自适应滤波器的工作原理, 研究阶数和步长两个参数对滤
波效果的影响, 并通过仿真验证了变阶数和变步长的方法可以满足自适应滤波器在初始收效和稳定阶段不同的状态需
求, 结果显示此类方法具有很好的收敛性和稳定性。
关键词自适应滤波器自适应步长运算量
中图分类号, 刃文献标识码文章编号一刁刁
引言
自适应滤波器良好的滤波能力, 使其成为信号处理和自动控制应用领域强大的设备, 成功地应用于
通信、雷达、地震学和生物医学等领域, 具体应用于系统辨识、干扰消除、信道均衡、预测分析中川。
自适应滤波器不像维纳滤波器在设计时要求处理事务数据具有统计方面的先验知识, 而是依靠递归
算法进行运算, 这样使得它在不能得到有关信号特征的完整知识的环境下, 在工作过程中逐渐“了解”或
估计出所需要的统计特性。
本文以自适应滤波原理为基础, 针对最小均方误差算法自适应滤波器, 研究其性能特点以及
参数设计, 并通过仿真工具仿真模拟自适应滤波器的工作过程, 分析研究滤波器权系数矢
量的阶数和自适应步长对滤波器滤波效果的影响, 并对变步长和变阶数的方法进行仿真分析, 验证该方
法的可行性, 为以后的定量研究打下基础。
自适应滤波器的基本原理叫
自适应滤波器由参数可调的数字滤波器和自适应算法两
部分组成。图为自适应滤波器原理图。由图可见, 输人
信号经过滤波器后输出袱, 与参考信号相减, 得
出误差信号。, 然后通过自适应算法调节滤波器系数设
置, 按照某种算法准则判断误差信号。是否达到最小, 重
以, 了,
复上过程滤波器逐渐掌握输人信号与噪声规律通过调自适应算法
节滤波器系数, 达到最佳的滤波效果。
参数可调数字滤波器可以是一
图自适应滤波器原理图
数字滤波器或一
数字滤波器, 也可以是格形数字滤波器。而滤波器的参数由自适应算法进行调整, 不同的准则可
以产生不同的自适应算法, 目前主要有最小均方误差算法和递推最小二乘算法〔’〕两种基本
的算法。
从建模的角度考虑, 算法这类随机梯度算法与模型无关, 跟踪特性较好。而算法与模型相
收稿日期一一收修改稿日期****一
张书仙等, 基于算法的自适应滤波器性能分析及仿真第卷第期
关, 从计算费用、性能和鲁棒性等方面考虑, 其特性比大量的随机梯度模型算法差, 除非人们容易实现作
为算法基础的数学模型与产生输人数据的基础物理过程之间的适配最小化。而通过计算机设计算法的
最终目的都是要在工程中实现和应用的, 对算法进行物理实现做成硬件时, 硬件的面积、成本、速度和功
耗等因素必须考虑在内。虽然算法收敛速度较快, 但需要大量的数学计算, 在硬件实现上复杂度较
高, 目前来讲许多实现仍以
,
算法为主它基于维纳滤一一一
波器理论, 结构相对简单, 运算
量较小。
林
最小均方误差算法
下面我们将介绍算
法的原理。通常采